专利名称：等离子体装置及等离子体生成方法
技术领域：
本发明涉及通过使用缝隙天线向处理容器内供给电磁场来生成等离子体的等离子体装置及等离子体生成方法。
背景技术：
在半导体器件和平板显示器的制造中，为了进行氧化膜的形成或半导体层的结晶生长、蚀刻、或灰化等处理，大多使用等离子体装置。在这些等离子体装置中，有使用缝隙天线向处理容器内供给高频电磁场，通过其电磁场而产生高密度等离子体的高频等离子体装置。这种高频等离子体装置具有即使等离子体气体的压力比较低，也可以稳定生成等离子体的特点。
在使用这样的等离子体装置进行各种处理时，需要使半导体基片等处理面上的等离子体的二维分布(以下称为“平面分布”)均匀。
作为使用缝隙天线来生成具有均匀平面分布的等离子体的方法，被认为是，将从高频电源馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场，将形成圆偏振波的旋转高频电磁场供给缝隙天线。
图21是表示现有的高频等离子体装置的一构成例的图。在此图21中，示出有关现有的高频等离子体装置的一部分构成的纵剖面结构。
现有的等离子体装置包括上部开口的有底的圆筒形处理容器111；堵住此处理容器111的上部开口的电介质板113；配置于此电介质板113上、向处理容器111内发射高频电磁场的径向天线130。
基片台122被固定在此处理容器111的底部，在此基片台122的放置面上配置作为被处理体的基片121。而且，在处理容器111的底部，设置用于真空排气的排气口116，在处理容器111的侧壁上，设置用于供给等离子态气体和处理气体的喷嘴117。
电介质板113由石英玻璃等构成，通过使O形圈等密封部件(未图示)介于电介质板113与处理容器111之间，从而不使处理容器111内的等离子体泄漏到外部。
此外，径向天线130是缝隙天线的一种，由形成径向波导路径33的相互平行的两片圆形导体板131、132、以及连接这些导体板131、132的外周部的导体环134构成。在径向波导路径133的上面的导体板132的中心部，形成将高频电磁场导入径向天线130内的导入口135。在径向波导路径133下面的导体板131中，在圆周方向上形成多个缝隙136，将在径向波导路径133内传送的电磁场F通过电介质板113向处理容器111内发射，并形成径向天线130的天线面。而且，径向天线130和电介质板113的外周被环状的密封材料112覆盖，其结构使得电磁场不泄漏到外部。
在现有的等离子体装置中，通过采取以下构成，来向径向天线130供给旋转电磁场。
即，为了供给旋转电磁场，现有的等离子体装置包括产生高频电磁场的高频发生器145；引导从高频发生器145输出的高频电磁场的矩形波导管143；用于连接矩形波导管和圆筒波导管的矩形—圆筒变换器147；以及将直线偏振波的高频电磁场变换成旋转电磁场的圆偏振波变换器146。
这里，作为圆偏振波变换器146，例如，如图22C所示，使用在轴方向上设置1组或多组对置于圆筒波导管的内壁的导体制的圆柱状突起146A。将这些圆柱状突起146A配置在与从矩形—圆筒变换器147输入的TE11模的电磁场的电场主方向形成45°的方向上，在多组情况下，在轴方向上按λ/4(λ是传输的电磁波的管内波长)的间隔来设置，将此TE11模的高频电磁场变换成其电场主方向以圆筒波导管的轴线为中心进行旋转的旋转电磁场。
下面，参照图22来说明具有这样构成的现有的等离子体装置中供给旋转电磁场的结构。再有，图22是表示在矩形波导管143、矩形—圆筒变换器147、圆偏振波变换器146的内部传送的电磁场状况的示意图。这里，图22A表示在图21所示的矩形波导管143中传送的电磁场的A-A’上的电场状况，图22B、图22E、图22F表示矩形—圆筒变换器147的出口B-B’上的电场状况，图22C、图22D、图22G表示在圆偏振波变换器146中传送的电磁场的电场旋转方向。
由高频发生器145以TE10模在矩形波导管143中传送的高频电磁场(图22A)通过矩形—圆筒变换器147变换成TE11模(图22B)，并被导入圆偏振波变换器146的圆筒波导管内。然后，一边在圆偏振波变换器146中传送一边变换成旋转电磁场(图22C)，由形成在导体板132中心部的导入口135供给到径向天线130内。
但是，供给到径向天线130的一部分旋转电磁场被位于径向波导路径133端部的导体环134反射，其反射的旋转电磁场一边沿相同方向旋转一边在圆偏振波变换器146内反向传送(图22D)。然后，这种反射电磁场在矩形—圆筒变换器147中进行固定端的反射(图22E、图22F)，接着就成为反方向上旋转的旋转电磁场，在圆偏振波变换器146内传送(图22G)，并供给径向天线130。
其结果，相位和旋转方向相互不同的旋转电磁场在混杂的状态下被供给径向天线130，此时的高频电磁场的偏振波成为图23所示的椭圆。于是，处理容器内生成的等离子体的平面分布的均匀性下降，特别在周边部的等离子体处理中产生不匀。
这样，将圆偏振波变换器146变换的旋转电磁场仅供给径向天线130时，因来自径向天线130的反射电磁场的影响，难以获得等离子体分布的平面均匀性。
发明内容
本发明是为解决这样的问题而进行的，其目的在于改善等离子体分布的平面均匀性。
为了实现这样的目的，本发明的等离子体装置具有将通过馈电部供给的高频电磁场提供给处理容器内的缝隙天线，其特征在于，所述馈电部具有谐振腔，所述谐振腔构成谐振器，同时将馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场并供给所述缝隙天线。在本发明中，在谐振腔内旋转电磁场一边进行谐振一边将成为圆偏振波的旋转高频电磁场供给到缝隙天线内。
此等离子体装置也可以具有环形部件，所述环形部件设置在缝隙天线内的谐振腔的开口部周围，具有与所述谐振腔内径相同的内径。通过调节此环形部件的厚度和宽度，在谐振腔内谐振的高频电磁场中，就可以调节供给到缝隙天线内的高频电磁场的比例。
作为本发明的等离子体装置的第一构成例，其特征在于，所述谐振腔由圆形导体部件和圆筒导体部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体相连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件相连接，另一端在所述缝隙天线内开口；此谐振腔同时具有，馈电针，被设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，其一端与所述同轴波导管的内部导体相连接；以及扰动针，被设置在夹置此馈电针和所述圆形导体的中心并形成规定角度的位置上，一端与所述圆形导体部件相连接。在这样的构成中，通过同轴波导管所馈电的高频电磁场由于馈电针和扰动针的相互作用而被变换成旋转磁场，一边在谐振腔内谐振一边被供给到缝隙天线内。
这里，馈电针的另一端既可以为开路状态，也可以连接到形成有构成缝隙天线的缝隙的天线面上。在馈电针的另一端连接到天线面的情况下，在其馈电针的另一端上，也可设置扩展到天线面侧的圆锥台状的导电部件。通过使用有这样形状的导电部件，可以将谐振腔内谐振的高频电磁场容易地导入到缝隙天线内。
扰动针的另一端既可为开路状态，也可以连接到天线面。此外，也可以连接到圆筒导体部件。
此外，馈电针的另一端也可连接到圆筒导体部件。这种情况下，即可将扰动针的另一端连接到形成了构成缝隙天线的缝隙的天线面，也可连接到圆筒导体部件。
作为本发明的等离子体装置的第二构成例，其特征在于，所述谐振腔由圆形导体部件、圆筒导体部件和导电部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体相连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件相连接，另一端在所述缝隙天线内开口；导电部件，对置配置于此圆筒导体部件的侧壁内部；同时具有馈电针，被设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，其一端与同轴波导管的内部导体相连接。在这样的构成中，通过对置配置于所述圆筒导体部件的侧壁内部的导电部件，来形成谐振腔，以便具有将垂直于该圆筒导体部件的轴的剖面相互对置的切口部。其结果，将通过同轴波导管馈电的高频电磁场在谐振腔内变换成旋转电磁场，一边进行谐振一边被供给到缝隙天线内。
这里，对置配置在所述圆筒导体部件的侧壁内部的导电部件可从此圆筒导体部件的一端延长到另一端。
此外，对于导电部件，圆筒导体部件的轴方向的长度也可以大致是高频电磁场的波长的1/4。这种情况下，导电部件和馈电针的平行部分的长度大致为上述高频电磁场波长的1/4，可在谐振腔内获得良好的旋转电磁场。
此外，对于导电部件，也可将缝隙天线侧的端部成形为斜坡状。通过这样的成形，减缓谐振腔内存在导电部件的区域和不存在导电部件的区域的阻抗变化，可以抑制两个区域边界中的高频电磁场的反射。
在将导电部件的端部成形为斜坡状时，对于除了其端部以外的本体，圆筒导体部件的轴方向的长度也可以大致为高频电磁场的波长的1/4。由此，可在谐振腔内获得良好的旋转电磁场。
此外，既可将馈电针的另一端连接到形成了构成所述缝隙天线的缝隙的天线面，也可在从圆形导体部件沿圆筒导体部件的轴方向大致隔开高频电磁场的1/4波长的位置，将馈电针的另一端连接到导体部件。
再有，作为设置在圆筒导体部件的侧壁内部的导电部件，也可在轴方向上设置相互对置的一组或多组导体制的圆柱状突起。
作为本发明的等离子体装置的第三构成例，其特征在于，所述谐振腔由与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体相连接的椭圆形导体部件，以及一端与此椭圆形导体部件相连接、另一端在所述缝隙天线内进行开口、剖面为椭圆形状的圆筒导体部件形成；同时此谐振腔还具有馈电针，该馈电针被设置在从所述椭圆形导体部的中心沿其径向方向隔开、并且与其长轴和短轴形成规定的角度的位置上，与所述同轴波导管的内部导体相连接。在这样的构成中，将通过同轴波导管馈电的高频电磁场在具有椭圆形剖面的谐振腔内变换成旋转电磁场，一边进行谐振一边被供给到缝隙天线内。
这里，既可将馈电针的另一端连接到形成了构成缝隙天线的缝隙的天线面，也可在从圆形导体部件沿圆筒导体部件的轴方向大致隔开高频电磁场波长的1/4的位置上连接导电部件。
作为本发明的等离子体装置的第四构成例，其特征在于，所述谐振腔由与馈电高频电磁场的第1、第2同轴波导管的外部导体相连接的圆形导体部件，以及一端与此圆形导体部件相连接、另一端在所述缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成；同时该谐振腔还具有第1馈电针，被设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，与所述第1同轴波导管的内部导体相连接；以及第2馈电针，被设置在夹置此第1馈电针和所述圆形导体的中心并形成在规定角度的位置上，与所述第2同轴波导管的内部导体相连接。在这样的构成中，通过将相位不同的高频电磁场馈电到第1、第2馈电针而生成旋转电磁场，此旋转电磁场一边在谐振腔内谐振一边被供给到缝隙天线内。
这里，既可将第1、第2馈电针的各自的另一端连接到形成了构成缝隙天线的缝隙的天线面，也可在从圆形导体部件沿圆筒导体部件的轴方向大致隔开高频电磁场波长的1/4的位置上连接导电部件。
作为本发明的等离子体装置的第五构成例，其特征在于，所述谐振腔由与馈电高频电磁场的至少一个同轴波导管的外部导体相连接的圆形导体部件，以及一端与此圆形导体部件相连接、另一端在所述缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成；此谐振腔具有微带天线(patchantenna)，将从至少一个同轴波导管馈电的所述高频电磁场作为所述旋转电磁场发射到所述谐振腔内；此微带天线包括所述圆形导体部件；以及导体板，与此圆形导体部件具有规定的间隔对置配置，与至少一个同轴波导管的内部导体相连接。在这样的构成中，将通过同轴波导管馈电的高频电磁场通过微带天线作为旋转电磁场向谐振腔内发射，一边进行谐振一边被供给到缝隙天线内。
而且，作为本发明的等离子体装置的第六构成例，其特征在于，所述谐振腔由馈电高频电磁场的矩形波导管的一侧面或终端面，以及一端与此矩形波导管的一侧面或终端面相连接、另一端在所述缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成；在所述矩形波导管的一侧面或终端面上，形成有将所述高频电磁场作为所述旋转电磁场发射到所述谐振腔内的多个缝隙。在这样的构成中，由矩形波导管馈电的高频电磁场通过形成在其矩形波导管的一侧面或终端面上的多个缝隙，作为旋转电磁场来向谐振腔内发射，一边进行谐振一边被供给到缝隙天线内。
这里，多个缝隙也可以是在相互的中点上交叉的两个缝隙。将由这两个缝隙构成的缝隙称为交叉缝隙。此外，多个缝隙也可以是被相互隔开配置、在相互大致垂直的方向上延长的两个缝隙。将由这两个缝隙构成的缝隙称为ハ字缝隙。
此外，本发明的等离子体生成方法，将高频电磁场供给缝隙天线，并通过该缝隙天线供给到处理容器内来生成等离子体，其特征在于，向构成谐振器的谐振腔馈电高频电磁场，将此高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在所述谐振腔内谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线。在此方法中，通过一边使旋转电磁场谐振一边供给缝隙天线，可以将供给缝隙天线的高频电磁场作为圆偏振波形成的旋转电磁场。
本发明的等离子体生成方法的第一构成例，通过在构成谐振器的谐振腔内设置馈电针和扰动针，将通过同轴波导管馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场，并在谐振腔内进行谐振。
此外，本发明的等离子体生成方法的第二构成例，在垂直于高频电磁场的传送方向的剖面具有相互对置的切口的谐振腔内，通过同轴波导管馈电高频电磁场，将该高频电磁场变换成旋转电磁场，并且在谐振腔内谐振。
此外，本发明的等离子体生成方法的第三构成例，在垂直于高频电磁场的传送方向的剖面为椭圆形状的谐振腔内，通过同轴波导管馈电高频电磁场，将该高频电磁场变换成旋转电磁场，并且在谐振腔内谐振。
此外，本发明的等离子体生成方法的第四构成例，将在构成谐振器的谐振腔内通过第1、第2同轴波导管馈而相位相互相差90°的高频电磁场馈电，由此，生成旋转电磁场，并且使其在谐振腔内谐振。
此外，本发明的等离子体生成方法的第五构成例，通过同轴波导管将高频电磁场馈电给微带天线，在谐振腔内生成旋转电磁场。
还有，本发明的等离子体生成方法的第六构成例，通过将由矩形波导管馈电的高频电磁场从其矩形波导管的一侧面或终端面形成的多个缝隙向谐振腔内发射，来生成高频电磁场。
图1是本发明第一实施例的等离子体装置的说明图。
图2是本发明第一实施例的等离子体装置的馈电部说明图。
图3是本发明第一实施例的等离子体装置的馈电部中的电场分布图。
图4是本发明第二实施例的等离子体装置的馈电部说明图。
图5是本发明第二实施例的等离子体装置的馈电部的作用效果说明图。
图6是本发明第二实施例的等离子体装置的馈电部的变形例说明图。
图7是本发明第二实施例的等离子体装置的馈电部的变形例说明图。
图8是本发明第三实施例的等离子体装置的馈电部的说明图。
图9是本发明第三实施例的等离子体装置的馈电部的变形例说明图。
图10是本发明第三实施例的等离子体装置的馈电部的变形例说明图。
图11是本发明第四实施例的等离子体装置的馈电部的说明图。
图12是本发明第五实施例的等离子体装置的馈电部的说明图。
图13是本发明第六实施例的等离子体装置的馈电部的说明图。
图14是本发明第七实施例的等离子体装置的馈电部的说明图。
图15是本发明第八实施例的等离子体装置的馈电部的说明图。
图16是本发明第八实施例的等离子体装置中所使用的交叉缝隙设计例的说明图。
图17是本发明第八实施例的等离子体装置的馈电部的变形例说明图。
图18是说明本发明第八实施例的等离子体装置中所使用的缝隙的另一例的图。
图19是表示缝隙形状的平面图。
图20是本发明中可使用的径向天线的结构例的说明图。
图21是现有的等离子体装置的说明图。
图22是现有的等离子体装置中的电磁场模式的说明图。
图23是表示现有的等离子体装置中的等离子体的平面分布的示意图。
本发明的最佳实施方式以下，参照附图来说明本发明的实施例。
图1至图3是本发明第一实施例的等离子体装置的说明图。
如图1A所示，此等离子体装置具有上部开口的有底的圆筒形处理容器11；处理容器11的上部封口的电介质板13；被配置于该电介质板13上，向处理容器11内发射(或泄漏)高频电磁波的径向天线30；以及覆盖径向天线30和电介质板13的外周的屏蔽材料12。再有，介于处理容器11和电介质板13之间的O形圈等屏蔽部件14，以便保持处理容器11内的真空，同时不将等离子体泄漏到外部。
在此处理容器11的内部，载置作为被处理体的基片21的基片台22被设置成可以通过升降轴23来升降。此基片台22通过匹配器25与偏压用的高频电源26电连接。再有，为了保持处理容器11的气密性，将与基片台22底面和设置于处理容器11底面的绝缘板15连接的伸缩管24设置在升降轴23的周围。
在此处理容器11中，还设置用于真空排气的排气口16和用于供给等离子体气体和处理气体的喷嘴17。
另一方面，径向天线30由形成径向波导路径33的相互平行的两片圆形导体板31、32、以及连接这些导体板31、32的外周部的导体环34构成。
这里，图1A所示的等离子体装置的Ib-Ib’线处的剖面图如图1B所示。例如，在1B中，在径向波导路径33下面的导体板31上，在圆周方向上形成多个缝隙36，形成径向天线30的天线面。
此外，在径向波导路径33上面的导体板32的中心部，设置有后述的馈电部。
如图1A所示，高频发生器45中产生的高频电磁场通过匹配电路44在矩形波导管43中传送，在矩形—同轴变换器42中由TE10模变换成TEM模，通过同轴波导管41馈电给径向天线30的馈电部。
在本实施例中，此馈电部包括圆形导体部件51A，与对高频电磁场进行馈电的同轴波导管41的外部导体41A相连接；谐振腔35，由一端与此圆形导体部件51A连接，另一端在径向天线30内开口的圆筒导体部件51B来形成；馈电针52，设置在此谐振腔35内，一端与同轴波导管41的内部导体41B相连接，另一端为开路状态；以及扰动针53，一端与圆形导体部件51A相连接，另一端为开路状态。馈电针52和扰动针53将通过同轴波导管41所供给的电磁场变换成旋转电磁场。再有，图1C是图1A的Ic-Ic’线处的剖面图。
此谐振腔35与径向天线30的导体板31一起构成谐振器，将谐振腔35内谐振的一部分高频电磁场供给径向波导路径33。
在设置于径向天线30的导体板32中央的谐振腔35的开口部周围，配置具有与圆筒导体部件51B的内径(即谐振腔35的内径)相同内径的环形部件54。通过调整此环形部件54的厚度和宽度，在谐振腔35内进行谐振的高频电磁场中，就可以调节供给到径向波导路径33中的高频电磁场的比例。
再有，在供给谐振腔35的电磁场中，将进行谐振的残留在谐振腔35内的电磁场能量除以从谐振腔35供给到径向波导路径33的电磁场能量的值称为“Q值”。
下面参照图2，详述这样的馈电部的结构。
图2A是表示从侧面观察时的馈电部的示意图，图2B是表示馈电针52和扰动针53的配置的示意图。
在本实施例中，如果由高频发生器45进行2.45GHz的高频电磁场的馈电，则可以设从圆筒形的谐振腔35的中心轴(以下称为“中心轴”)至圆筒导体部件51的内表面的距离(以下称为“谐振腔的半径”)a约为7.3～7.5cm，圆形导体部件51A和径向天线30的圆形导体板31的距离(以下称为“谐振腔的深度”)d约为3.6cm。再有，此时的径向天线30的直径约为48cm，作为导体板31、32间距离的高度h为1.5～1.6cm。
与圆筒导体部件51B一起形成谐振腔35的环形部件54的宽度c约为3.1cm。这大约相当于电磁波波长的1/4。
此外，可以设与同轴波导管41的内部导体41B连接的馈电针52的长度l1为1.75～2.6cm，扰动针53的长度l2为1.75～2.1cm。此时，也可以将馈电针52设计得比扰动针53长一些。
再有，如果增加针52、53的长度，或增加谐振腔35的深度，则谐振腔35的Q值变大，就可以减小供给到径向波导路径33中的电磁场的比例。在作为等离子体装置的用途中，Q值的目标大约为30。
另一方面，如图2B所示，将馈电针52和扰动针53都配置在距圆形导体部件51A的中心轴b1＝b2＝约3.6cm的位置，夹置其中心，形成45°的奇数倍、例如φ＝135°的角度。由此，通过同轴波导管41馈电的高频电磁场在谐振腔35内被变换成TM模的旋转电磁场。
这里示出的馈电部的尺寸是主要考虑到反射系数(VS)而得到的设计结果，不言而喻，这并不限于此。例如，在主要考虑到旋转电磁场的轴比(axial ratio)时，在图2中，在a＝约7.3cm、d＝约3.5cm、c＝约2.6cm、t＝约1.0cm、l1＝l2＝约1.5cm、b1＝约4.3cm、b2＝约4.4cm的位置上，可以设φ＝115°。
参照图3，可以说明以下说明通过馈电针52和扰动针53生成旋转电磁场的构造。
如果没有扰动针53，则馈电针52产生的电场如图3所示的E(虚线)那样，不能获得旋转电磁场。
与此相反，在设置了扰动针53的情况下，在上述电场E中，扰动针53方向的分量E1因馈电针52和扰动针53之间的电容分量的影响，其相位滞后。通过调整馈电针52、扰动针53的长度以使该相位滞后为90°，从而可以获得TM11模的旋转电磁场。
因此，在这样的等离子体装置中，高频发生器45产生的高频电磁场通过同轴波导管41馈电给上述谐振腔35，由馈电针52和扰动针53变换为旋转电磁场，同时一边在上述谐振腔35中进行谐振，一边将其一部分供给到径向天线30的径向波导路径33中。供给到径向天线30内的高频电磁场在径向波导路径33中传送，此径向波导路径33内传送的电磁场F从这些缝隙36发射(或泄漏)到处理容器11内，使通过喷嘴17被导入到处理容器11内的等离子体气体电离来生成等离子体S。
此时，在谐振腔35中旋转电磁场进行谐振，所以谐振腔35内的旋转电磁场被供给到径向波导路径33中。因此，通过由馈电针52和扰动针53将旋转电磁场变换为圆偏振波，由径向天线30向处理容器11发射(或泄漏)良好的圆偏振波高频电磁场，就可以使生成的等离子体S的平面分布的均匀性得到提高。
在本实施例中，馈电针52一端连接到同轴波导管41的内部导体41B，而另一端(前端)形成开路状态并以电压模式进行电磁场激励，所以在馈电针52的前端上电压振幅最大。因此，在以几kW～几十kW这样的高功率进行馈电的情况下，馈电部的设计最好使得，在馈电针52的前端、与扰动针53的前端、谐振腔35的圆筒导体部件51B或径向天线30的导体板31之间不引起放电。为了抑制放电，可以增大从馈电针52的前端至扰动针53的前端、圆筒导体部件51B或导体板31的距离，例如，对于馈电针52和扰动针53，也可以使两者长度不同。
下面，参照图4来说明本发明的第二实施例。再有，对于与第一实施例相同的部件使用相同的标号，并省略其说明。
在上述第一实施例中，设置在谐振腔35内的馈电针52的前端为开路状态，而在第二实施例的等离子体装置中，馈电针52A的前端为短路状态。即，如图4所示，馈电针52A的一端连接到同轴波导管41的内部导体41B，形成前端的另一端与径向天线30的天线面的导体板31相连接，成为短路状态。
作为谐振腔35的圆形导体部件51A和径向天线30的导体板31的距离的谐振腔35的深度d设为λ/2左右。由于前端连接到导体板31的馈电针52A的长度l1与谐振腔35的深度d相等，所以也为λ/2左右。这里，λ是高频电磁场的波长，在使用频率为2.45GHz的高频电磁场的情况下，d＝l1＝约6cm。
下面参照图5来说明根据这样结构的谐振腔35内的激励原理。图5A是表示从侧面观察时的馈电部的示意图，图5B是表示馈电针52A上的电流分布的示意图，图5C是表示馈电针52A上的电压分布的示意图。
如果将馈电针52A的前端连接到径向天线30的导体板31形成短路状态，则如图5B所示，馈电针52A前端的电流振幅最大，电流和电压的相位差90°，所以馈电针52A前端的电压振幅为0(零)。又由于馈电针52A的长度l1为λ/2左右，所以馈电针52A上的电压分布如图5C所示，电压振幅最大的位置就在谐振腔35的深度d的中央周边，用其交流电场来激励谐振腔35内的电磁场。
另一方面，扰动针53可以具有由馈电针52激励的电场E中使扰动针53方向的分量E1的相位滞后为90°这样的长度，其长度l2可以为例如λ/4左右。在使用频率为2.45GHz的高频电磁场的情况下，l2＝约3cm。通过形成这样的长度，就可以将谐振腔35内被激励的高频电磁场变换成良好的TM11模的旋转电磁场。
通过形成这样的结构，可获得以下效果。例如，在使用频率为2.45GHz的高频电磁场时，如果设扰动针53的长度l2为λ/4，则相对于谐振腔35的深度d＝约6cm，扰动针53的长度l2＝约3cm，可以确保从扰动针53的前端至天线面的导体板31的间隔为3cm左右。由此，就能缓和两者的间隔短时产生的放电。
此外，如图6A所示，在连接径向天线30的导体板31的馈电针52A的前端上，也可以设置导电部件37。此导电部件37以与导体板31的连接面作为底面，形成在导体板31侧扩展的圆锥台状。通过使用形成这样形状的导体部件37，可以将谐振腔35内谐振的高频电磁场容易地导入到径向波导路径33中。再有，导电部件37不需要对称于馈电针52A的延长线。即，与其侧面对置的导体板32的距离越小，相对于馈电针52A的延长线的导电部件37的侧面倾斜角也可以越大。比如在图6A中，也可以使导电部件37的左侧侧面的倾斜角大于右侧侧面的倾斜角。
此外，如图6A所示，与馈电针52A同样，也可以将一端连接到圆形导体部件51A的扰动针53A的另一端连接到径向天线30的导体板31。由此，可以防止在扰动针53A和导体板31之间产生放电。
此外，也可以将馈电针52A的前端连接到圆筒导体部件51B。具体地说，如图7所示，馈电针52A从与同轴波导管41的内部导体41B的连接点向圆筒导体部件51B的轴方向延长，弯曲成直角并垂直地连接到圆筒导体部件51B的内壁面。这样，也可以抑制来自馈电针52A的放电。这种情况下，扰动针的前端既可以为开路状态，也可以连接到径向天线30的导体板31，也可以如图7所示那样连接到圆筒导体部件51B。这里，通过将馈电针52A和扰动针的平行部分的长度设为λ/4左右，就能够在谐振腔35中生成良好的旋转电磁场。
此外，在将馈电针的前端开路状态或连接到径向天线30的导体板31的状态下，也可以将扰动针53A连接到圆筒导体部件51B上。
下面参照图8来说明本发明的第三实施例。再有，对于与第一实施例相同的部件使用相同的标号，并省略其说明。
上述第一实施例在构成馈电部的谐振腔35内设置扰动针53，而此第三实施例的等离子体装置，谐振腔35由与馈电高频电磁场的同轴波导管41的外部导体41A连接的圆形导体部件51A、一端与此圆形导体部件51A相连接而另一端在径向天线30内开口的圆筒导体部件51B、以及对置配置于此圆筒导体部件51B的侧壁内部的导电部件61A、61B形成，同时将与同轴波导管41的内部导体41B连接的扰动针52设置在从圆形导体部件51A的中心沿其径向方向隔开的位置上。
如图8B所示，导电部件61A、61B的一端连接到形成谐振腔35的一端面的圆形导体部件51A，并且在圆筒导体部件51B的轴方向上延长。如图8A所示，导电部件61A、61B的VIIIa-VIIIa′线方向的剖面形状由与圆筒导体部件51B的侧壁内部的圆弧相同形状的圆弧和连接该圆弧的弦组成。
其结果，在第三实施例中，通过将导电部件61A、61B对置配置在圆筒导体部件51B的侧壁内部，垂直于谐振腔35的中心轴的剖面有切口部。即，谐振腔35的剖面的连接切口部的方向(以下称为“切口方向”)上的长度比与切口方向垂直的方向上长度短。因此，谐振腔35的切口方向的容量相对地增大。
再有，为了形成具有这样剖面形状的谐振腔35，在本实施例中，在圆筒导体部件51B中设置带有上述那样剖面形状的导电部件61A、61B，并进行电连接，但也可以通过铸造将它们一体成形。
另一方面，这些谐振腔35的剖面切口部和馈电针52，如图8所示，通过馈电针52和中心轴(圆形导体部件51A的中心)的直线与切口方向处于形成有约45°角度的位置关系。
这样，通过设置谐振腔35和馈电针52，在馈电针52产生的电场E中，切口方向分量E1因相对增大的容量的影响而相位滞后。因而，通过使与垂直于切口方向的分量E2的相位差为90°而设定切口部的大小及馈电针52的位置，就可以获得TE11模的旋转电磁场。
在具有上述馈电部的等离子体装置中，高频发生器45产生的高频电磁场通过同轴波导管41馈电到上述谐振腔35中。馈电的高频电磁场由垂直中心轴上的剖面相互对置的、带有一对切口部的谐振腔35变换成旋转电磁场，同时，一边在上述谐振腔35中进行谐振，一边将其一部分供给到径向天线30的径向波导路径33中。供给到径向天线30内的高频电磁场在径向波导路径33中传送，在此径向波导路径33内传送的电磁场F从这些缝隙36发射(或泄漏)到处理容器11内，使通过喷嘴17而导入到处理容器11内的等离子体气体电离，来生成等离子体S。
此时，谐振腔35中进行谐振的旋转电磁场被供给径向波导路径33。因而，通过在谐振腔35内将高频电磁场变换成圆偏振波，就可以从径向天线30将良好的圆偏振波高频电磁场发射(或泄漏)到处理容器11内，提高所生成的等离子体S的平面分布的均匀性。
在第三实施例中，使由馈电针52产生的电场E中切口方向分量E1和与其垂直的方向分量E2的相位差为90°，为了获得良好的旋转电磁场，可以使设置于谐振腔35中的导体部件61A、61B和馈电针52的平行部分的长度l3为λ/4左右。因而，图9A示，在使馈电针52A连接到径向天线30的导体板31的情况下，可以将导体部件61C、61D的长度(圆筒导体部件51B的轴方向的长度)设为l3＝λ/4左右。此外，而在使导电部件61A、61B从圆筒导体部件51B的一端延长到另一端的情况下，可以将与馈电针52A的导电部件61A、61B平行的部分的长度设为l3＝λ/4左右。此时，如图9B所示，也可以在距圆形导体部件51A为l3＝λ/4的位置，将馈电针52弯曲成直角，将其前端垂直连接到导电部件61A。由此，就可以抑制馈电针前端开路状态情况下产生的放电。
此外，如图10所示，也可以将导电部件61E、61F靠向径向天线30侧的端部做成斜面状。这时，从垂直于谐振腔35的中心轴的方向观察到的谐振腔35的剖面形状就是在与径向波导路径33的连接部分中带有锥体状的形状。由此，可以使谐振腔35内有导电部件的区域和没有导电部件的区域的阻抗变化平缓，抑制两个区域的边界上的高频电磁场的反射。即使在将导电部件61E、61F的端部做成斜面状的情况下，通过将除其端部以外的本体部分的长度设为l3＝λ/4左右，就可以获得良好的旋转电磁场。
再有，在第三实施例中，虽然说明了在圆筒导体部件51B的内壁面上设置从其一端沿轴方向延长的导电部件61A～61F，在谐振腔35的剖面上具有切口部，即缩短切口方向的距离的情况，但作为导电部件，也可以将在圆筒导体部件51B的内壁面上相互对置的一组或多组导体制作的圆柱状突起在设置轴方向上。
下面参照图11来说明第四实施例。
第四实施例的等离子体装置将垂直于形成了馈电部的谐振腔35的中心轴的剖面形成为椭圆形。
具体地说，上述谐振腔35由椭圆形导体部件和筒状导体部件51B，形成，其中，椭圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管41的外部导体41A相连接；而筒状导体部件51B’，一端与此椭圆形导体部件连接，另一端在径向天线30内开口，剖面为椭圆形状。此时，也可以将具有与筒状导体部件51B’相同内表面形状的环形部件54设置在设置于径向天线30的导体板32的中央的谐振腔35的开口部周围。
在此第四实施例中，馈电针52从椭圆形导体部件的中心在其直径方向上隔开，并且被配置在与其椭圆的长轴和短轴分别成45°的角度位置上。
其结果，在由馈电针52产生的电场E中，椭圆短轴方向分量E1因相对增大的容量的影响而相位滞后。因而，通过使与长轴方向分量E2的相位差为90°来设定谐振腔35的剖面形状和馈电针52的位置，就可以获得TE11模的旋转电磁场。
在具有这种馈电部的等离子体装置中，通过同轴波导管41馈电到上述谐振腔35中的高频电磁场由具有馈电针52和上述椭圆形状的剖面的谐振腔35来变换为旋转电磁场，同时，一边在上述谐振腔35中进行谐振，一边将其一部分供给到径向天线30的径向波导路径33中。
因此，与上述的第一、第三实施例同样，通过在谐振腔35内将高频电磁场变换成圆偏振波，从径向天线30向处理容器11内发射(或泄漏)良好的圆偏振波高频电磁场，可以使所生成的等离子体S的平面分布的均匀性得到提高。
再有，通过调整谐振腔35的深度和环形部件54的厚度等，在谐振腔35内进行谐振的高频电磁场中，就可调节供给到径向波导路径33中的高频电磁场的比例、即Q值。
下面参照图12说明第五实施例。
第五实施例的等离子体装置通过两个同轴波导管对由圆形导体部件51A和圆筒导体部件51B形成的谐振腔35进行两点馈电。
在本实施例中，如图12所示，在从圆形导体部件51A的中心轴沿其径向方向分开的位置上设置第1、第2馈电针52A、52B，第1、第2馈电针52A、52B连接第1、第2同轴波导管的内部导体与圆形导体部件51A，这两个馈电针52A、52B的位置相对于中心轴形成直角。
然后，通过从第1、第2同轴波导管馈电相位相互差90°的高频电磁场，在谐振腔35内生成TE11模的旋转电磁场。
再有，为了具有90°的相位差，也可以使用相位变换电路，但也可以将同相位的高频电磁场供给传送电磁场的波长仅有1/4的不同长度的两个同轴波导管。
在具有这种馈电部的等离子体装置中，通过进行上述的两点馈电，将从两个同轴波导管馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在上述谐振腔35中进行谐振，一边将其一部分供给到径向天线30的径向波导路径33中。
因而，与上述第一～第三实施例同样，通过在谐振腔35内将高频电磁场变换成圆偏振波，从径向天线30向处理容器11内发射(或泄漏)良好的圆偏振波高频电磁场，就可以提高生成的等离子体S的平面分布的均匀性。
此时，通过调整谐振腔35的深度和环形部件54的厚度等，在谐振腔35内进行谐振的高频电磁场中，可调节供给到径向波导路径33中的高频电磁场的比例、即能够调节Q值，这与上述其他实施例同样。
下面参照图13来说明图第六实施例。
此第六实施例的等离子体装置是在由圆形导体部件51A和圆筒导体部件51B形成的谐振腔35内，通过微带天线馈电来生成旋转电磁场的。
如图13A所示，此微带天线馈电中使用的微带天线71由接地的圆形导体部件51A、配置在此圆形导体部件51A下面的电介质板72、以及借助此电介质板72而与圆形导体部件51A对置配置的导体板73构成。在圆形导体部件51A上连接两个同轴波导管41、47的外部导体41A、47A(外部导体47A未图示)，在导体板73上连接有两个同轴波导管41、47的内部导体41B、47B(内部导体47B未图示)。此外，为了将导体板73的中心以接地电位固定，也可以将导体板73的中心用导体柱连接到圆形导体部件51A。圆形导体部件51A、导体板73以及导体用铜或铝等来制作，电介质板72用陶瓷等来制作。
图13B是从XIIIb-XIIIb′线方向观察导体板73时的平面图。如图13B所示，导体板73的平面形状呈现边长大约为λg1/2的正方形。λg1指在圆形导体部件51A和导体板73之间传播的高频电磁场的波长。
将坐标系的原点O设为导体板73的中心，按与导体板73的各边平行来设定x轴、y轴，两个同轴波导管41、47的内部导体41B、47B连接距导体板73上的原点O大致相等距离的x轴、y轴上的两点。将这两点称为馈电点P、Q。
对于这样构成的微带天线71，通过从两个同轴波导管41、47馈电振幅相等且相位相差90°的高频电磁场，可以在谐振腔35内生成TE11模的旋转电磁场。其原理如下。
导体板73的x轴方向的长度为λg1/2，所以由一个同轴波导管41供给到馈电点P的电流在x轴方向上进行谐振，从平行于导体板73的y轴的两边发射平行于x轴的直线偏振波。此外，又由于导体板73的y轴方向的长度也为λg1/2，所以由另一个同轴波导管47供给到馈电点Q的电流在y轴方向上进行谐振，从平行于导体板73的x轴的两边发射平行于y轴的直线偏振波。两个同轴波导管41、47的馈电相位相互相差90°，因此所发射的两个直线偏振波的相位也相互相差90°。而且，因为两者的振幅相等、在空间上正交，所以成为圆偏振波，在谐振腔35内生成旋转电磁场。
这样生成的旋转电磁场一边在谐振腔35中进行谐振，其一部分一边被供给到径向天线30的径向波导路径33中。
因而，与上述其他实施例同样，从径向天线30向处理容器11内发射(或泄漏)良好的圆偏振波高频电磁场，可以提高生成的等离子体S的平面分布的均匀性。
此时，通过调整谐振腔35的深度和环形部件54的厚度，就能够在谐振腔35内进行谐振的高频电磁场中，调节供给到径向波导路径33中的高频电磁场的比例，即能够调节Q值，这与上述其他实施例相同。
再有，为了使给微带天线71的馈电相位差为90°，也可以使用相位变换电路，但是，也可将同相位的高频电磁场供给传送电磁场的波长仅有1/4的不同长度的两个同轴波导管。
此外，微带天线71具有的导体板73的平面形状除了图13B所示的正方形以外，也可以是圆形的90°旋转对称形状(将导体板73在其中心周围90°旋转时重叠的形状)。其中，在圆形的情况下，直径可以设大约为1.17×λg1/2。进一步说，导体板73的平面形状也可以是长方形等从其中心观察的垂直的两方向的长度不同的形状。这种情况下，不使两个馈电点P、Q的馈电相位之差为90°，可根据上述两方向的长度来进行调整。
下面参照图14来说明第七实施例。再有，对与第六实施例相同的部件使用相同的标号，并省略其说明。
第六实施例使用两个同轴波导管41、47的两点馈电的微带天线71，而第七实施例使用一个同轴波导管41的一点馈电天线75。
如图14A所示，此微带天线75由接地的圆形导体部件51A、配置于此圆形导体部件51A下面的电介质板72、以及借助电介质板72并与圆形导体部件51A对置配置的导体板76构成。在圆形导体部件51A上连接同轴波导管41的外部导体41A，在导体板73上连接同轴波导管41的内部导体41B。
图14B是从XIVb-XIVb′线方向观察导体板76时的平面图。如图14B所示，导体板76的平面形状呈现为将圆76A的一部分周边区域进行切口的形状。更详细地说，是将圆周和y轴交叉的附近两区域切口成矩形状的形状。切口面积可为圆76A面积的3％左右。这里，可使导体板76在x轴方向的长度为1.17×λg1/2，在y轴方向的长度为1.17×λg1/2-2d。
同轴波导管41的内部导体41B连接到以与x轴、y轴成45°的角度交叉的直线上的一点。将这点称为馈电点V。
由同轴波导管41供给导体板76的馈电点V的电流分别在x轴方向和y轴方向上单独地流过。此时，y轴方向的长度只比1.17×λg1/2短2d，所以电磁场反映出的介电常数增大，在y轴方向上流过的电流的相位滞后。通过设定2d的值和切口部的长度以使此相位滞后为90°，从而从微带天线75发射圆偏振波，在谐振腔35内就生成TE11模的旋转电磁场。
这样生成的旋转电磁场一边在谐振腔35中进行谐振，其一部分一边被供给到径向天线30的径向波导路径33中。
因而，与上述第六实施例同样，从径向天线30向处理容器11内发射(或泄漏)良好的圆偏振波高频电磁场，就可以提高生成的等离子体S的平面分布的均匀性。
再有，导体板76的平面形状不限于图14B所示的形状，也可以是至少从导体版76的中心来看垂直的两方向的长度不同的形状。因而，例如可以是椭圆，也可以是长边长度大约为λg1/2，短边的长度大约小于λg1/2的矩形。
下面，参照图15来说明第八实施例。
此第八实施例的等离子体装置，在由圆形导体部件51A和圆筒导体部件51B形成的谐振腔35内，通过使用了TE10模的矩形波导管81的缝隙馈电来生成旋转电磁场。
在此缝隙馈电中使用的矩形波导管81的E面(垂直于管内电场的侧面)上形成有交叉缝隙82。此交叉缝隙82由长度相互不同的两个缝隙在相互的中心上交叉构成。这两个缝隙的各个中心、即交叉缝隙82的中心大致位于E面的中心轴上。
对构成交叉缝隙82的两个缝隙调整各缝隙的长度，使对于2.45GHz的频率特性相对地有55°～70°左右的不同，并调整各缝隙的角度，使各缝隙产生的放射电场的振幅相等。
矩形波导管81的终端83由金属封闭，所以为使交叉缝隙82产生的发射电磁场的振幅最大，将交叉缝隙82配置在其中心距矩形波导管81的终端83大致隔开λg2/2的位置上。λg2是在矩形波导管81内传送的高频电磁场的波长。
交叉缝隙82的设计例示于图16。再有，图16是从XVI-XVI′线方向观察矩形波导管81的E面的平面图。
在图16A中所示的交叉缝隙82A中，构成该交叉缝隙的两个缝隙相互交叉，大致为直角，此外，对于矩形波导管81的E面的中心轴大致倾斜45°。各缝隙的长度分别为5.57cm、6.06cm。
在图16B所示的交叉缝隙82B中，构成此交叉缝隙的两个缝隙以大致107°相互交叉，而且对于矩形波导管81的E面的中心轴大致倾斜36.5°。各缝隙的长度分别为5.32cm、7.26cm。
通过将这样的交叉缝隙82A、82B形成在矩形波导管81的E面上，可获得相对于2.45GHz频率的轴比非常小的TE11模的圆偏振波。
如图15所示，在第八实施例中，形成了交叉缝隙82的波导管81的E面与形成谐振腔35的一端面的圆形导体部件51A贴合连接，交叉缝隙82以其中心与谐振腔35的中心轴一致来配置。此外，在圆形导体部件51A中至少在与交叉缝隙82对置的区域开口，使矩形波导管81中传送的高频电磁场发射到谐振腔35内。
再有，交叉缝隙82的中心和谐振腔35的中心轴也可以不必一致。此外，也可以将圆筒导体部件51B的一端用矩形波导管81的E面堵住，用此矩形波导管81的E面的一部分来构成圆形导体部件51A。
在这样的等离子体装置中，从高频发生器45产生的高频电磁场在矩形波导管81中传送，通过形成在E面上的交叉缝隙82向谐振腔35内发射。发射到谐振腔35内的高频电磁场成为TE11模的圆偏振波，并生成旋转电磁场。此旋转电磁场一边在谐振腔35内进行谐振，其一部分一边被供给到径向天线30的径向波导路径33中。
因此，与上述其他实施例同样，从径向天线30向处理容器11内发射(或泄漏)良好的圆偏振波高频电磁场，就可以提高生成的等离子体S的平面分布的均匀性。
如图17A所示，也可以在TE10模的矩形波导管84的终端面上设置交叉缝隙85来进行缝隙馈电。形成在此矩形波导管84的终端面上的交叉缝隙85的结构与形成在E面上的交叉缝隙82的结构大致相同。即，交叉缝隙85由相互的中心交叉的两个缝隙构成，使对于2.45GHz的频率特性相对地有55°～70°左右的不同来对这两个缝隙进行调整，其长度相互不同。其中，交叉缝隙85的中心被配置于矩形波导管84的终端面的大致中心处。
交叉缝隙85的设计例示于图17B。再有，图17B是从XVIIb-XVIIb′线方向观察矩形波导管84的终端面的平面图。在图17B中所示的交叉缝隙85A中，构成此交叉缝隙的两个缝隙相互交叉，大致为直角，此外，对于假设在矩形波导管84的中心部生成的电场线大约倾斜45°。各缝隙的长度分别为5.57cm、6.06cm。通过将这样的交叉缝隙85A在矩形波导管84的终端面上形成，就可获得对于2.45GHz频率的轴比非常小的TE11模的圆偏振波。
因而，通过由形成在矩形波导管84的终端面上的交叉缝隙85来馈电高频电磁场，就能在谐振腔35内生成旋转电磁场。由此，与通过形成在矩形波导管81的E面上的交叉缝隙82进行馈电的情况相同，可以提高在处理容器11内所生成的等离子体S的平面分布的均匀性。
在第八实施例中，示出了根据交叉缝隙82、85的缝隙馈电的例子，但如图18所示，也可以使用将相互垂直方向的两个缝隙87A、87B配置在隔开的位置上的所谓ハ字缝隙来进行馈电。
此外，交叉缝隙82、85或构成ハ字缝隙的缝隙平面形状可以是图19A所示的矩形，也可以是图19B所示的将两平行直线的两端以圆弧等曲线连接的形状。缝隙的长度L在图19A中是矩形长边的长度，在图19B中是相对的两曲线间隔为最大位置的长度。
再有，如图15、图17所示，在矩形波导管81、84中，在交叉缝隙82、85形成的部分和高频发生器45之间，也可以配置匹配电路44。由此，将来自等离子体负载的反射电能再次返回到负载侧而不返回到高频发生器45，这就可以高效率地向等离子体供给电能。
以上的本发明的实施例中使用的径向天线30，其中，构成缝隙面的导体板31为平板状，但如图20所示的径向天线30A那样，构成缝隙面的导体板30A也可以是圆锥面形状。从呈圆锥面形状的缝隙面发射(或泄漏)的电磁场从斜方向入射到由呈平板状的电介质板13所规定的等离子体面上。因此，等离子体的电磁场的吸收效率得到提高，所以就能减弱天线面和等离子体面之间存在的驻波，可以提高等离子体分布的均匀性。
再有，构成径向天线30的天线面的导体板31A也可以是圆锥面形状以外的凸形状。其凸形状可以是向上凸，也可以向下凸。此外，形成谐振腔35的一端面的圆形导体部件51A也可以形成径向天线30A的导体板31A的凸形状。
如上所述，根据上述实施例，在馈电部中设置构成谐振器的谐振腔，将馈电给此谐振腔的高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，将此旋转电磁场一边在所述谐振腔中进行谐振，一边将其一部分供给缝隙天线，所以通过在该谐振腔内将旋转电磁场变为圆偏振波，就可以向所述缝隙天线供给成为圆偏振波的旋转电磁场，就可以提高由此而生成的等离子体的平面分布的均匀性。
产业上的可利用性本发明可应用于蚀刻、CVD、灰化等的使用等离子体的处理中。
权利要求
1.一种等离子体装置，具有将通过馈电部供给的高频电磁场供给到处理容器内的缝隙天线，其特征在于，所述馈电部具有谐振腔，所述谐振腔构成谐振器，同时，将馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场并供给所述缝隙天线。
2.如权利要求1所述等离子体装置，其特征在于，具有，环形部件，设置在所述缝隙天线中的所述谐振腔的开口部的周围，具有与所述谐振腔内径相同的内径。
3.如权利要求1所述的等离子体装置，其特征在于，所述谐振腔，由圆形导体部件和圆筒导体部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体相连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件连接、另一端在所述缝隙天线内开口；同时，所述谐振腔具有馈电针，设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，其一端与所述同轴波导管的内部导体连接；以及扰动针，设置在夹置此馈电针和所述圆形导体的中心并形成规定的角度的位置上，一端与所述圆形导体部件相连接。
4.如权利要求3所述等离子体装置，其特征在于，所述馈电针的另一端为开路状态。
5.如权利要求3所述等离子体装置，其特征在于，所述馈电针的另一端连接到构成所述缝隙天线的缝隙所形成的天线面上。
6.如权利要求5所述等离子体装置，其特征在于，在所述馈电针的另一端上，设置有扩展到所述天线面侧的圆锥台状的导电部件。
7.如权利要求5所述等离子体装置，其特征在于，所述扰动针的另一端连接所述天线面。
8.如权利要求5所述等离子体装置，其特征在于，所述扰动针的另一端连接所述圆筒导体部件。
9.如权利要求3所述等离子体装置，其特征在于，所述馈电针的另一端连接所述圆筒导体部件。
10.如权利要求9所述等离子体装置，其特征在于，所述扰动针的另一端连接到构成所述缝隙天线的缝隙所形成的天线面或所述圆筒导体部件。
11.如权利要求1所述等离子体装置，其特征在于，所述谐振腔，由圆形导体部件、圆筒导体部件和导电部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件连接、另一端在所述缝隙天线内开口；所述导电部件，对置配置于此圆筒导体部件的侧壁内部；同时，所述谐振腔具有，馈电针，设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，一端与同轴波导管的内部导体连接。
12.如权利要求11所述等离子体装置，其特征在于，所述导电部件，所述圆筒导体部件的轴方向的长度大致是所述高频电磁场的波长的1/4。
13.如权利要求11所述等离子体装置，其特征在于，所述导电部件，所述缝隙天线侧的端部被做成斜坡状。
14.如权利要求13所述等离子体装置，其特征在于，除了所述导电部件的所述端部之外的本体，所述圆筒导体部件的轴方向的长度大致是所述高频电磁场的波长的1/4。
15.如权利要求11所述等离子体装置，其特征在于，所述馈电针的另一端，连接在构成所述缝隙天线的缝隙所形成的天线面上。
16.如权利要求11所述等离子体装置，其特征在于，所述馈电针的另一端，在从所述圆形导体部件沿所述圆筒导体部件的轴方向大致隔开所述高频电磁场的1/4波长的位置上，连接所述导体部件。
17.如权利要求1所述等离子体装置，其特征在于，所述谐振腔由椭圆形导体部件和筒状导体部件形成，其中，所述椭圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体相连接；所述筒状导体部件，一端与此椭圆形导体部件相连接、另一端在所述缝隙天线内开口、剖面为椭圆形状；同时，所述谐振腔具有，馈电针，设置在从所述椭圆形导体部的中心沿其径向方向隔开且与其长轴和短轴形成规定的角度的位置上，与所述同轴波导管的内部导体连接。
18.如权利要求1所述等离子体装置，其特征在于，所述谐振腔由圆形导体部件和圆筒导体部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的第1、第2同轴波导管的外部导体连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件连接、另一端在所述缝隙天线内开口；同时所述谐振腔具有，第1馈电针，设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，与所述第1同轴波导管的内部导体连接；以及第2馈电针，设置在夹置此第1馈电针和所述圆形导体的中心并形成规定的角度的位置上，与所述第2同轴波导管的内部导体相连接。
19.如权利要求1所述等离子体装置，其特征在于，所述谐振腔由圆形导体部件和圆筒导体部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的至少一个同轴波导管的外部导体连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件相连接、另一端在所述缝隙天线内开口；同时，所述谐振腔具有，微带天线，将从所述至少一个同轴波导管馈电的所述高频电磁场作为所述旋转电磁场来发射到所述谐振腔内；所述微带天线包含所述圆形导体部件；以及导体板，与此圆形导体部件具有规定的间隔而对置配置、与所述至少一个同轴波导管的内部导体连接。
20.如权利要求1所述等离子体装置，其特征在于，所述谐振腔由馈电高频电磁场的矩形波导管的一侧面或终端面，以及圆筒导体部件形成，其中，所述圆筒导体部件，一端与此矩形波导管的一侧面或终端面连接、另一端在所述缝隙天线内开口，在所述矩形波导管的一侧面或终端面上，形成有将所述高频电磁场作为所述旋转电磁场发射到所述谐振腔内的多个缝隙。
21.如权利要求20所述等离子体装置，其特征在于，所述多个缝隙是在相互的中点上交叉的两个缝隙。
22.如权利要求20所述等离子体装置，其特征在于，所述多个缝隙是相互隔开配置的、在相互大致垂直的方向上延长的两个缝隙。
23.一种等离子体生成方法，将高频电磁场供给缝隙天线，并通过此缝隙天线供给到处理容器内来生成等离子体，其特征在于，将高频电磁场馈电给构成谐振器的谐振腔，将此高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在所述谐振腔内谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线。
24.如权利要求23所述等离子体生成方法，其特征在于由与同轴波导管的外部导体连接的圆形导体部件、以及一端与此圆形导体部件连接而另一端在缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成所述谐振腔；将此谐振腔内与所述同轴波导管的内部导体连接的馈电针设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上；同时，在夹置此馈电针和所述圆形导体的中心并在形成规定的角度的位置上设置与所述圆形导体部件连接的扰动针；通过所述同轴波导管向所述谐振腔馈电高频电磁场；通过所述馈电针和所述扰动针将此高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在所述谐振腔中谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线；通过由此缝隙天线向处理容器内供给来生成等离子体。
25.如权利要求23所述等离子体生成方法，其特征在于由与同轴波导管的外部导体连接的圆形导体部件、一端与此圆形导体部件连接而另一端在所述缝隙天线内开口的圆筒导体部件、以及对置配置在此圆筒导体部件的侧壁内部的导电部件形成在垂直此圆筒导体部件的轴的剖面带有相互对置的一对切口部的所述谐振腔；将此谐振腔内与所述同轴波导管的内部导体连接的馈电针从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开，并且设置在从所述谐振腔剖面的所述切口部的中心线隔开的位置；通过所述同轴波导管向所述谐振腔馈电高频电磁场；通过具有所述馈电针和所述切口部的所述谐振腔将此高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在所述谐振腔中进行谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线；通过从此缝隙天线供给到处理容器内来生成等离子体。
26.如权利要求23所述等离子体生成方法，其特征在于由与同轴波导管的外部导体连接的椭圆形导体部件、以及一端与此椭圆形导体部件连接而另一端在所述缝隙天线内开口、剖面为椭圆形状的筒状导体部件形成所述谐振腔；将此谐振腔内与所述同轴波导管的内部导体连接的馈电针从所述椭圆形导体部件的中心隔开，并且设置在与所述椭圆形导体部件的长轴和短轴成规定角度的位置上；通过所述同轴波导管向所述谐振腔馈电高频电磁场；通过具有所述馈电针和椭圆形状的剖面的谐振腔将此高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在所述谐振腔中进行谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线；通过从此缝隙天线向处理容器内供给来生成等离子体。
27.如权利要求23所述等离子体生成方法，其特征在于由与第1、第2同轴波导管的外部导体连接的圆形导体部件、以及一端与此圆形导体部件连接而另一端在缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成所述谐振腔；将此谐振腔内与所述第1同轴波导管的内部导体连接的第1馈电针设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，同时，将与所述第2同轴波导管的内部导体连接的第2馈电针设置在夹置所述第1馈电针和所述圆形导体的中心并形成规定的角度的位置上；通过所述第1、第2同轴波导管向所述谐振腔馈电相位相互相差90°的高频电磁场；将从这些同轴波导管馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场，同时，一边在所述谐振腔中进行谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线；通过从此缝隙天线向处理容器内供给来生成等离子体。
28.如权利要求23所述等离子体生成方法，其特征在于由与至少一个同轴波导管的外部导体连接的圆形导体部件、以及一端与此圆形导体部件连接而另一端在缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成所述谐振腔；将此谐振腔内与所述至少一个同轴波导管的内部导体连接的导体板与所述圆形导体部件具有规定的间隔对置配置，构成包含所述导体板和所述圆形导体部件的微带天线；通过所述至少一个同轴波导管向所述微带天线馈电高频电磁场，在所述谐振腔中生成旋转电磁场；在所述谐振腔中一边进行谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线；通过从此缝隙天线向处理容器内供给来生成等离子体。
29.如权利要求23所述等离子体生成方法，其特征在于由馈电高频电磁场的矩形波导管的一侧面或终端面、以及一端与此矩形波导管的一侧面或终端面连接而另一端在所述缝隙天线内开口的圆筒导体部件形成所述谐振腔；由形成在所述一侧面或终端面上的多个缝隙向所述谐振腔发射从所述矩形波导管馈电的高频电磁场来生成旋转电磁场；在所述谐振腔中一边进行谐振一边将变换成旋转电磁场的高频电磁场供给所述缝隙天线；通过从此缝隙天线向处理容器内供给来生成等离子体。
全文摘要
一种等离子体装置，包括将通过馈电部供给的高频电磁场(F)供给到处理容器(11)内的缝隙天线(30)，所述馈电部具有谐振腔(35)，所述谐振腔构成谐振器，同时将馈电的高频电磁场(F)变换成旋转电磁场并供给所述缝隙天线(30)。
文档编号H01J37/32GK1537406SQ0280390
公开日2004年10月13日 申请日期2002年1月18日 优先权日2001年1月18日
发明者安藤真, 高桥応明, 石井信雄, 明, 雄 申请人:东京毅力科创株式会社, 安藤真, 高桥応明